ابررسانا یک پدیده فیزیکی است که در آن مقاومت الکتریکی یک ماده در دمای بحرانی خاص به صفر می رسد. نظریه Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) یک توضیح مؤثر است ، که توصیف ابررسانا در اکثر مواد را توصیف می کند. این نشان می دهد که جفت های الکترون کوپر در شبکه کریستال با دمای به اندازه کافی کم تشکیل می شوند و ابررساناتیو BCS از تراکم آنها ناشی می شود. اگرچه خود گرافن یک هادی الکتریکی عالی است ، اما به دلیل سرکوب تعامل الکترونی-پونون ، ابررساناتی BCS را نشان نمی دهد. به همین دلیل است که بیشتر هادی های "خوب" (مانند طلا و مس) ابررسانا "بد" هستند.
محققان در مرکز فیزیک نظری سیستم های پیچیده (PCS) در انستیتوی علوم پایه (IBS ، کره جنوبی) یک مکانیسم جایگزین جدید برای دستیابی به ابررسانا بودن در گرافن گزارش دادند. آنها با پیشنهاد یک سیستم ترکیبی متشکل از گرافن و میعانات بوز-انیشتین دو بعدی (BEC) به این شاهکار دست یافتند. این تحقیق در مجله 2D Pathers منتشر شد.
یک سیستم ترکیبی متشکل از گاز الکترونی (لایه بالا) در گرافن ، از میعانات دو بعدی بوز-انیشتین جدا شده ، که توسط اگزیتون های غیرمستقیم (لایه های آبی و قرمز) نشان داده شده است. الکترون ها و اگزیتون های موجود در گرافن توسط نیروی کولوم همراه هستند.
(الف) وابستگی دما از شکاف ابررسانا در فرآیند واسطه بوگلون با تصحیح دما (خط متراکم) و بدون تصحیح دما (خط جامد). (ب) دمای بحرانی انتقال ابررسانا به عنوان تابعی از چگالی میعانات برای تعامل با بوگلون با (خط شکسته قرمز) و بدون اصلاح دما. خط نقطه آبی دمای انتقال BKT را به عنوان تابعی از چگالی میعانات نشان می دهد.
علاوه بر ابررسانا ، BEC یکی دیگر از پدیده ها است که در دماهای پایین رخ می دهد. این پنجمین حالت ماده ای است که برای اولین بار توسط انیشتین در سال 1924 پیش بینی شده است. تشکیل BEC هنگامی اتفاق می افتد که اتم های کم انرژی جمع شوند و در همان حالت انرژی وارد شوند ، که زمینه ای از تحقیقات گسترده در فیزیک ماده متراکم است. سیستم Bose-Fermi ترکیبی اساساً تعامل یک لایه از الکترون ها با لایه ای از بوزون ها ، مانند اگزیتون های غیرمستقیم ، اگزیتون-پولارون ها و غیره را نشان می دهد. تعامل بین ذرات بوز و فرمی منجر به انواع پدیده های جدید و جذاب شد که باعث علاقه هر دو طرف شد. نمای اساسی و برنامه گرا.
در این کار ، محققان از مکانیسم ابررسانا جدید در گرافن خبر دادند ، که به دلیل تعامل بین الکترون ها و "بوگلون ها" است نه واج ها در یک سیستم معمولی BCS. بوگولون ها یا بوگولیوبوف ذرات حریف در BEC است که ویژگی های خاصی از ذرات دارند. در محدوده پارامتر خاص ، این مکانیسم به دمای بحرانی ابررسانا در گرافن اجازه می دهد تا به 70 کلوین برسد. محققان همچنین یک تئوری جدید میکروسکوپی BCS را تهیه کرده اند که به طور خاص بر روی سیستم های مبتنی بر گرافن ترکیبی جدید متمرکز است. مدل آنها همچنین پیش بینی می کند که خواص ابررسانا می تواند با دما افزایش یابد و در نتیجه وابستگی به دمای غیر یکپارچه از شکاف ابررسانا ایجاد می شود.
علاوه بر این ، مطالعات نشان داده اند که پراکندگی دیراک گرافن در این طرح با واسطه بوگلون حفظ می شود. این نشان می دهد که این مکانیسم ابررسانا شامل الکترونهایی با پراکندگی نسبی گرایانه است و این پدیده به خوبی در فیزیک ماده متراکم مورد بررسی قرار نگرفته است.
این کار روش دیگری برای دستیابی به ابررسانایی درجه حرارت بالا نشان می دهد. در عین حال ، با کنترل خواص میعانات ، می توانیم ابررسانا بودن گرافن را تنظیم کنیم. این روش دیگری برای کنترل دستگاه های ابررسانا در آینده نشان می دهد.
زمان پست: 16-2021 ژوئیه 
